少突膠質細胞相關神經(jīng)抑制因子

井秀杰(綜述)，曹云濤(審校)

(遵義醫(yī)學院附屬醫(yī)院新生兒科，貴州遵義 563099)

不同于周圍神經(jīng)系統(tǒng)，成年哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，神經(jīng)的再生能力極為有限。大量研究表明，中樞神經(jīng)再生困難并不是因為神經(jīng)元本身特性決定的，而主要是中樞神經(jīng)損傷后其軸突微環(huán)境中的抑制因子不利于神經(jīng)再生，其中一類重要的抑制因子就是少突膠質細胞產(chǎn)生的髓鞘相關抑制因子(MAIFs)，包括髓鞘相關糖蛋白(MAG)，少突膠質細胞髓鞘糖蛋白(OMgp)，軸突生長抑制因子(Nogo－A)及近年發(fā)現(xiàn)的紅細胞生成素誘導的肝細胞受體相互作用蛋白(erythropoietin－producing hepatocellular in－teracting proteins，Ephrin －B3)［1］。本文就這些抑制因子及其受體的相互作用進行綜述。

1 軸突生長抑制因子(Nogo－A)

Nogo基因已在2000年被不同實驗室分別克隆出來，Nogo分為Nogo－A，Nogo－B和Nogo－C三種異構體，其中Nogo－A是Nogo最主要的形式，在體內和體外都表現(xiàn)出強烈的抑制軸突生長的作用。Nogo－A由1163個氨基酸組成，除了由1024個氨基酸殘基組成的胞外結構域外，還包括7個N－糖基化位點、多個O－糖基化位點、2～3個跨膜結構與和一個短的胞內區(qū);Nogo－A主要表達于成熟哺乳動物CNS的少突膠質細胞，在某些神經(jīng)元或細胞內也有表達，，但是不出現(xiàn)于外周神經(jīng)系統(tǒng)［2］。Nogo對軸突生長的抑制作用主要通過Nogo－氨基和Nogo－66抑制性功能結構域發(fā)揮抑制作用:CNS神經(jīng)元損傷后，周圍的少突膠質細胞通過表達Nogo－氨基和Nogo－66發(fā)揮作用，使生長錐潰變，抑制軸突再生［3］。其中Nogo－66在三個不同的Nogo異構體中均存在，而Nogo－氨基僅存在于Nogo－A中;并且Nogo－66抑制軸突再生比Nogo－氨基的作用更強大。此外，Nogo－66和Nogo－氨基各自的抑制活性不同，前者僅能抑制神經(jīng)纖維生長，而后者除了此作用外，還能抑制非神經(jīng)細胞的伸展和遷移。

另外，有研究［4］發(fā)現(xiàn)，NOgo－A 在青光眼大鼠的視網(wǎng)膜中表達增加，OMgp僅在視網(wǎng)膜的內網(wǎng)狀層有表達，而MAG無表達，該實驗提示:在青光眼大鼠模型中，NOgo－A在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞死亡和突觸退化中起著重要作用。這些都提示我們，阻斷NOgo的作用可能會促進神經(jīng)再生和修復?，F(xiàn)很多實驗表明，腦損傷后應用NOgo－A抗體治療可以促進某些神經(jīng)功能修復;但是Kilic［5］等的實驗數(shù)據(jù)中表明:Nogo－A可通過控制Rac1/RhoA平衡促進神經(jīng)元存活，提示NOgo－A抗體不應該在急性腦中風階段使用。

2 MAG

MAG是一種含唾液酸的免疫球蛋白超級家族的成員，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，MAG是主要表達于髓鞘膠質細胞，MAG參與髓磷脂結間部的形成，通過影響神經(jīng)纖維的磷酸化過程而抑制軸突發(fā)芽;同時，MAG亦調控軸突生長錐的形成，通過引發(fā)生長錐的崩潰而抑制軸突的生長;研究發(fā)現(xiàn)，MAG在外周神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)的雪旺細胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的少突膠質細胞都有表達，但是PNS中髓鞘蛋白MAG的含量只有CNS的1/10，也許正是這種含量差異才導致PNS髓磷脂對神經(jīng)再生抑制較弱;周圍神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，吞噬細胞可快速聚集到損傷部位快速清除髓鞘碎片，而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中則清除較慢，軸突生長受到抑制［6］。

雖然MAG抑制軸突生長的作用在很多體外實驗中得到證實，但是Cafferty［7］等在敲除MAG基因的小鼠模型中并未觀察到促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘的軸突生長;同時Lee［8］等在MAG基因缺陷的小鼠模型中還發(fā)現(xiàn)，中樞神經(jīng)損傷后軸突再生僅輕微改善或者根本沒有變化，由此推測，可能是由于其他抑制分子的代償作用。最近很多實驗表明，Nogo－A可掩蓋MAG在體內外的抑制作用。

Mehta等［9］結合當前資料，認為MAG可以通過結合不同的軸突受體在同一神經(jīng)元發(fā)揮不同的生物學效應。研究還發(fā)現(xiàn)［10］，MAG的分子釋放可能在興奮性毒性神經(jīng)損傷中起一定的保作用，但具體的機制尚待深入研究。

3 OMgp

OMgp是糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白，也有抑制軸突再生的作用。它由440個氨基酸構成，包括五個結構域:亮氨酸重復序列(LRR)、含信號序列的氨基末端、半胱氨酸富集區(qū)、絲/蘇氨酸富集區(qū)及羧基末端，其中亮氨酸重復序列(LRR)為OMgp起主要作用的結構域，高度保守。OMgp主要表達于成熟的少突膠質細胞，主要定位于細胞膜;也參與郎飛結的構成，在調節(jié)膠質細胞突起的發(fā)育過程中起重要作用，而且能夠抑制側索出芽;OMgp在PNS的郎飛結也有表達，是雪旺細胞髓鞘在膜上的延伸，起著連接郎飛結的作用。

體外實驗中，重組OMgp能有效抑制小腦神經(jīng)元的軸突生長，并且在培養(yǎng)的成人背根神經(jīng)節(jié)中可引起生長錐塌陷［11，12］。與 MAG 相似，缺乏OMgp所引起的緩解作用，能被抑制作用更強的抑制因子NOgo－A所掩蓋。

4 共同受體NgR

大量實驗已證實NgR為Nogo、MAG、OMgp共同的受體。研究發(fā)現(xiàn)，NgR2和 NgR3是兩種與NgR相似的蛋白，這兩種蛋白并不與 Nogo－66、MAG及OMgp結合，發(fā)揮抑制作用的實際上是NgR1。

NgR是一個無跨膜結構域的聚糖磷脂酰肌醇錨定蛋白，缺乏細胞內信號傳導結構，它必須依賴P75NTR的協(xié)同作用;P75NTR可以介導3種髓鞘相關抑制因子的抑制活性;屬于腫瘤壞死因子受體(TNFR)家族［3］。最近又發(fā)現(xiàn)兩個新成員TROY和LINGO－1。NgR也可以與跨膜蛋白TROY及LINGO－1結合，形成另外一種復合體NgR/LINGO－1/TROY來向細胞內傳遞抑制信號。當NgR/LINGO－1/p75或TROY復合體把抑制信號傳遞到細胞內，則激活下游的信號轉導分子RhoA使其去磷酸化轉變?yōu)榛钚孕问降腞hoA－GTP RhoAGTP與其主要的效應蛋白ROCK結合后，激活其蛋白激酶活性，導致神經(jīng)生長錐塌陷，抑制神經(jīng)再生［13］。此外，Nogo－A還對軸突生長相關基因有下調作用。

研究證明NgR1是體外髓鞘誘導生長錐塌陷和突起生長抑制所必需的［14］。目前已采用多種策略對抗NgR1的激活。Nogo－66的結合位點的競爭性拮抗劑NgR(310)ecto(NgR外端27－310個氨基酸的肽)，以抑制內源性NgR1配體的激活，通過這些干預措施來拮抗NgR1信號，從而使體外髓鞘誘導生長錐的塌陷和突起生長的抑制作用減弱。上述研究證明了NgR1及其配體抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的重要性。有研究發(fā)現(xiàn)NgR的競爭性拮抗劑NEP 1－40除了阻斷Nogo－66與NgR的結合外，還阻斷二者所介導的生長錐潰變，能有效地促進損傷的CNS軸突生長及功能修復［15－17］;朱薇薇等［18］通過實驗發(fā)現(xiàn)，在缺氧缺血性腦病中，NgR的拮抗劑NEP 1－40除了能拮抗NgR的抑制活性，還可下調NgR的回升時效，提示:NEP 1－40在促進中樞神經(jīng)損傷后軸突再生過程中發(fā)揮著重要作用。

5 Ephrin－B3

Eph受體是目前已知的具有最多成員的蛋白受體酪氨酸激酶家族，大量的實驗證據(jù)表明，Eph與ephrin相互作用能誘發(fā)雙向的信號傳導過程，即經(jīng)典的經(jīng)Eph受體酪氨酸激酶途徑和反向的經(jīng)ephrinB配體途徑，參與調節(jié)細胞的生存、生長、遷徙和分化活動［19］。在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中，生長錐需要合適的吸引和排抑力以確保軸突生長的正確方向，Ephrin－Eph能夠系統(tǒng)地調節(jié)Rho鳥苷三磷酸酶，從而調節(jié)生長錐活性和軸突導引［20］。作為主要的軸突導引分子的Ephrins能夠通過Eph受體酪氨酸激酶介導的信號轉導促進發(fā)育中的軸突生長錐吸引或排抑［21］。

ephrin－B3是Eph家族蛋白成員之一，正常生理情況下在中樞神經(jīng)系統(tǒng)有低水平表達。作為髓鞘相關抑制分子中的一個新成員，隨著ephrin－B3在腦梗死時的表達增加在很多實驗中被明確，逐漸被人們所認識。Benson等［22］發(fā)現(xiàn) ephrin－B3僅表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘少突膠質細胞，其抑制活性等同于p75介導的Nogo－66，MAG，OMgp的活性。對 Nogo、MAG、OMgp、p75基因敲除小鼠的皮質脊髓束再生抑制發(fā)揮作用是另一個重要機制。并且通過實驗進一步比較，ephrin－B3/Fc的抑制作用大于MAG/Fc，這表明ephrin－B3是皮質神經(jīng)元的重要的潛在抑制劑。Yiu等［23］發(fā)現(xiàn)ephrin－B3和受體之一EPhA4，同NgRl/p75一樣都可以激活小GTP酶RhoA，引起生長錐的塌陷，抑制中樞神經(jīng)軸突的再生，表明他們有共同的信號途徑。這些充分說明了ephrin－B3的在中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生抑制的作用。最近有不少實驗發(fā)現(xiàn)Ephrin－B3與腦白質損傷有一定的相關性，肖琴等［24］在實驗中發(fā)現(xiàn)ephrin－B3mRNA在缺氧缺血性腦損傷后高表達與腦損傷程度一致，提示ephrin－B3參與了神經(jīng)細胞的損傷及再生抑制;但是同時還發(fā)現(xiàn)一個問題:ephrin－B3與細胞凋亡之間高峰時間不一致，推測這除了ephrin－B3的作用，是否存在其他凋亡相關因素還有待進一步研究。

ephrin－B3的受體有EPhB3和EPhA4兩種，上文已提到EPhA4所介導的抑制中樞神經(jīng)再生的作用;但是另一受體EPhB3則起到了積極作用。Liu等［25］針對視神經(jīng)損傷后的軸突再生，分析了Ephrin－B3與另一受體 EphB3的作用，發(fā)現(xiàn)EPhB3可能是損傷后成熟RGC軸突再延伸的一個局部促進因子。由此可以看出，Ephrin－B3兩種不同的受體所介導作用完全不同，要促進中樞神經(jīng)再生，并不能單純通過阻斷Ephrin－B3的作用，而要調節(jié)不同的信號通路。

6 展望

成人中樞神經(jīng)損傷后再生困難除了上述抑制因子外，還有很多不利于神經(jīng)再生的因素，如膠質瘢痕產(chǎn)生的CSPGs;Semaphorins家族成員Sema3可通過p75NTR在誘發(fā)交感神經(jīng)神經(jīng)元生長錐塌陷抑制神經(jīng)再生;但是Semaphorins家族成員眾多，所起的作用也不同，且各信號通路還未研究透徹，尚需進一步研究。

另外，目前對髓鞘相關抑制因子及受體的研究比較多，也取得了一定的成果。雖然阻斷某些抑制因子或受體，不論單一受體或共同受體，都從一定程度上阻止軸突再生抑制及功能修復，但是更具體化的生化機制和信號傳導通路以及阻斷這些靶點是否給機體帶來某些不利影響都有待進一步研究。并且，某些抑制因子(如MAG、Ephrinb3)在起抑制作用的同時，在神經(jīng)正常發(fā)育或者是損傷后保護過程中也發(fā)揮重要的作用，我們只有弄清這些機制及改進某些阻斷方法，才能有效地對中樞神經(jīng)損傷進行修復。

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